civilcad2000. manual del usuario. módulo de puente mixto

CivilCAD2000. Manual del Usuario. Módulo de Puentes Mixtos 1

CivilCAD2000

MANUAL DEL USUARIO

MÓDULO DE PUENTES MIXTOS

Versión 2.0

El presente documento es propiedad intelectual de CivilCAD Consultores, S.L. Queda

totalmente prohibida su reproducción total o parcial, su tratamiento informático o la

transmisión del mismo por cualquier medio electrónico, mecánico u otros métodos sin el

permiso previo y por escrito de CivilCAD Consultores, S.L.

Barcelona, abril de 2010


MÓDULO DE PUENTES MIXTOS

El objetivo de este capítulo es exponer el funcionamiento del módulo que permite

desarrollar el proyecto de un puente mixto.

A lo largo de este capítulo se abordan las temáticas siguientes:

1 ALCANCE DEL MODULO

2 ESTRUCTURA DEL MODULO

3 ENTRADA DE DATOS

4 CÁLCULOS REALIZADOS

5 SALIDA DE RESULTADOS


1 ALCANCE DEL MODULO

CivilCAD2000, en el presente módulo, ofrece al usuario la posibilidad de proyectar un

puente mixto, esto es, constituido por un cajón metálico multicelular y una losa de

hormigón unidos mediante conectadores. El puente se representa mediante una directriz de

barras de trazado recto o curvo.

El puente puede tener una sección variable longitudinalmente y un número cualquiera de

vanos de longitud variable. El usuario puede definir un proceso constructivo con libertad

para escoger los tramos de viga y losa a ejecutar en cada fase y los apeos a disponer

provisionalmente. Permite contemplar puentes de carretera y ferrocarril.

Sobre el puente se aplican las cargas siguientes:

Peso propio (construcción por fases)

Superestructura

Sobrecarga repartida

Carro de cargas puntuales (carretera) o tren de cargas ferroviario

Temperatura

Descenso de apoyos

Retracción del Hormigón

Acción vertical del viento

Acción sísmica vertical

El usuario puede elegir, de entre las opciones disponibles en la biblioteca de materiales, el

hormigón para las losas superior e inferior y el acero para el cajón, los rigidizadores y la

armadura pasiva.

CivilCAD2000 realiza el cálculo de esfuerzos causados por las acciones de acuerdo con los

criterios establecidos en la “Instrucción de Acciones en Puentes” (IAP) o “Instrucción de

Acciones en Puentes nde ferrocarril” (IAPF) y las “Recomendaciones para el proyecto de

Puentes Mixtos para Carreteras” (RPX-95). Estas normas son tomadas también como guía

para evaluar las tensiones máximas y mínimas que se dan a lo largo del puente y para

obtener el flector, cortante y torsor últimos en una sección cualquiera. El programa permite

asimismo obtener diagramas de interacción.

El usuario puede obtener figuras, cuadros y archivos de listados para documentar los

cálculos realizados, así como una memoria de cálculo completa.


2 ESTRUCTURA DEL MODULO

Al módulo de Puentes mixtos se accede al seleccionar la orden " Proyecto – Puentes

mixtos " del menú principal del programa o bien pinchando el botón correspondiente de la

Barra de Proyectos. Al hacerlo, se abre la ventana de proyecto que permite activar las

órdenes de dicho módulo.

Estas órdenes están estructuradas según el siguiente esquema:

Figura 2-1: Ventana del proyecto de puentes mixtos.


2.1 Ordenes de Proyecto.

Permiten abrir o guardar un proyecto o crear uno nuevo. La extensión de los archivos será

del tipo “*.mix”

2.2 Ordenes de Entrada.

Se trata de la entrada de datos para la definición geométrica del puente mixto y para la

definición de los parámetros que intervienen en el cálculo.

Permiten abrir y modificar los diálogos de definición del cajón, la losa, los rigidizadores,

las fases constructivas, las armaduras pasivas, las características de los materiales, y de las

acciones sobre el puente.

2.3 Ordenes de Cálculo.

Sirven para configurar los parámetros de cálculo y ejecutar el cálculo. Así mismo permiten

guardar los emparrillados generados y las seccione transversales para ser analizados con

los módulos de Barras y de secciones mixtas de CivilCAD2000.

2.4 Ordenes de Salida.

Se utilizan para obtener los listados, las figuras de definición geométrica y las gráficas de

resultados.


3 ENTRADA DE DATOS

3.1 Definición en planta

El puente se representa en planta mediante su directriz. Esta se define a su vez con una

polilínea de puntos correlativos seleccionados por el usuario. La elección de los puntos

viene condicionada por los siguientes aspectos del funcionamiento del programa:

Un segmento es una línea que une dos puntos consecutivos de la directriz. El

programa calcula los esfuerzos en el puente mixto realizando un cálculo matricial

en el que los nodos son los puntos de la directriz y las barras son los segmentos de

la misma. El usuario puede obtener resultados (esfuerzos y desplazamientos) en los

puntos de la directriz que él defina.

En el apartado de definición de las condiciones de apoyo del puente, el programa

permite imponer coacciones al tablero en puntos de la directriz. Ello se refiere tanto

a los apoyos definitivos como a los apeos provisionales dispuestos en una fase

constructiva. Los ejes de apoyo se definen en el subdiálogo „Ejes de apoyo‟, en el

que el usuario debe asignar en aquellos nodos donde habrá apoyos provisionales o

definitivos, el esviaje del apoyo respecto a la directriz del puente y la distancia de

los apoyos a dicha directriz.

Figura 3.1-1: Definición de los ejes de apoyos.

Al definir las fases constructivas del puente, CivilCAD2000 pide al usuario que

indique en qué fase se dispone la viga metálica y se hormigonan las losas superior e

inferior de hormigón. El usuario puede tramificar la colocación del cajón o los

hormigonados definiéndolos por segmentos de la directriz. Por tanto, hay que situar

puntos de definición de la directriz en los inicios y finales de los tramos

constructivos del puente.


El programa sitúa la directriz del puente en el plano x - y. Las cargas verticales siguen con

ello la dirección del eje z. Un eje auxiliar, el s, va siguiendo la directriz del puente. La

coordenada s sirve por tanto para referenciar una sección transversal del puente. Ver figura

3.1-2.

Figura 3.1-2: Disposición de los ejes globales.

Finalmente, en el diálogo de Planta, Civilca2000 permite definir las condiciones de

vinculación al giro de los dos extremos del puente respecto a los ejes X e Y, ya sea

impidiendo el giro, liberándolo o imponiendo una coacción elástica (muelle), para lo que

se deberá introducir su constante elástica en mt/rad.


3.2 Las Fases constructivas

Las fases constructivas se introducen en el diálogo „Fases constructivas‟.

3.2.1 El calendario de ejecución del puente

CivilCAD2000 permite considerar la posibilidad de una ejecución del puente mixto por

fases. Dado que la sección del puente está constituida por 3 elementos (cajón metálico, losa

superior y losa inferior, ésta última opcional), el usuario tiene que indicar cuándo se

dispone cada uno de ellos en el tiempo. Asimismo habrá que considerar la disposición y

retirada de los apoyos, provisionales o definitivos, para una correcta evaluación de los

esfuerzos durante el proceso constructivo.

Por todo ello, el usuario debe, en primer lugar, elegir el número de fases constructivas que

se prevén en su puente, teniendo en cuenta los siguientes criterios:

Si en una fase se dispone un tramo de cajón metálico, éste se considera

resistente en la propia fase en que se dispone y en las siguientes.

Si se hormigona un tramo de losa superior o inferior en una fase constructiva,

no se considerará resistente (es decir, fraguado) hasta la siguiente fase en que

hubiera sido dispuesto. Si el hormigonado tuviera lugar en la última fase

constructiva, CivilCAD2000 considerará el hormigón como resistente ante

todas las acciones posteriores (superestructura, cargas de tráfico, etc.), pero no

en la propia fase en que se hormigonará (la última).

Si de la fase anterior a la actual ha habido un cambio en las condiciones de

apoyo, CivilCAD2000 aplica una carga igual a menos la suma de reacciones

habidas en dicho apoyo durante las fases anteriores. El programa permite

suprimir apoyos, pero no añadirlos.

La definición del proceso constructivo se realiza al ejecutar la opción “Fases

constructivas” y definiendo para dicho proceso constructivo

1) El número de fases constructivas del puente y el día de ejecución de cada una

de ellas (el día Ø debe corresponder al de la primera fase). CivilCAD2000

permite introducir un texto que identifique la fase (nombre de la fase).

2) El número de días transcurridos entre el hormigonado y la entrada en carga del

hormigón a efectos de evaluación de la fluencia.


3.2.2 El proceso constructivo

La definición del proceso constructivo pasa por la determinación de en qué fase se ejecutan

los distintos elementos del puente (cajón y losas). Al invocar la orden “Fases

constructivas” aparece un cuadro de diálogo en el que el usuario debe entrar, para cada

segmento del puente (esto es, para cada tramo entre dos puntos de la directriz), la fase

constructiva en que se dispone el cajón metálico, se hormigona la losa inferior y se

hormigona la losa superior. En aquellos segmentos para los que no se haya previsto la

existencia de una losa inferior, puede escribirse un valor nulo en la casilla correspondiente

a la losa inferior. En los demás casos, en la casilla debe anotarse un número comprendido

entre 1 y el número total de fases constructivas, ambos inclusive.

3.2.3 Las condiciones de apoyo

Dentro de la opción “Fases constructivas”, el usuario puede definir la historia de

coacciones del puente a lo largo del proceso constructivo. Existe un cuadro de diálogo en

el que el usuario puede elegir la coacción a imponer en cada punto de la directriz en cada

fase constructiva. Las posibilidades son las siguientes:

Inexistencia de coacción en el punto correspondiente (Libre).

Coacción solo en el desplazamiento vertical. Se impide el movimiento

vertical (equivale a un apoyo único).

Coacción frente a movimiento vertical y a giro torsional. Se coacciona el

movimiento vertical y el giro a torsión (equivale a un apoyo doble).

CivilCAD2000 dispone los dos puntos de apoyo según el esviaje del eje

de apoyos y la distancia a la directriz definida en el diálogo de Planta.

Muelle vertical. Se coacciona elásticamente el movimiento vertical. En

este caso el usuario debe introducir en el dialogo inferior „Constantes

elásticas de los muelles‟ el valor de la constante elástica en t/m.

Muelle vertical y giro torsional. Se coacciona elásticamente el

movimiento vertical y el giro a torsión. Dicha coacción se materializa

mediante dos muelles elásticos situados en cada uno de los dos puntos

separados de la directriz en que el programa sitúa los apoyos. La

distancia entre los apoyos y el punto de la directriz, así como su esviaje,

corresponde a los valores introducidos por el usuario en el diálogo

Planta

Si se desea mantener una coacción en un punto durante varias fases constructivas, hay que

especificarlo así en las casillas correspondientes a todas las fases elegidas.

Tal como se ha explicado anteriormente, si el usuario retira una coacción en un punto

existente hasta la fase anterior, el programa aplicará en la fase actual una carga igual a la

reacción acumulada en ese punto, pero con signo contrario. Ello ocurre también si se pasa


de un apoyo coaccionado a torsión a uno coaccionado verticalmente, en lugar de a uno sin

ningún tipo de coacción directamente.

El programa permite retirar coacciones al puente, pero no así añadírselas. Es decir, el

índice que indica la coacción en cada punto no puede aumentar de una fase a otra.

La coacción del giro torsión de un determinado nodo se materializa imponiendo

movimiento vertical nulo a los dos apoyos situados en el eje de apoyos que pasa por dicho

nodo (y separados una distancia „d‟ de la directriz), y que previamente se ha definido en el

cuadro de diálogo de Planta.


3.3 La sección transversal

3.3.1 La forma de la sección

La sección transversal del puente está constituida por un cajón metálico y una losa superior

de hormigón. Opcionalmente puede definirse una losa inferior de hormigón por tramos. En

las almas y en la ala inferior del cajón cabe definir la presencia de rigidizadores

longitudinales. También pueden definirse rigidizadores transversales a lo largo del puente.

Por último, el usuario debe completar la entrada de datos de la armadura pasiva de la losa

superior. En la figura siguiente se presenta la sección transversal del puente mixto.

Figura 3.3.1-1: Sección transversal del puente.


3.3.2 El Cajón Metálico

CivilCAD2000 permite escoger entre dos tipologías de cajón metálico:

Cajón metálico multicelular abierto

Cajón metálico multicelular cerrado

En las siguientes figuras se muestran dichas tipologías.

Figura 3.3.2-1: Diálogo de selección del tipo de cajón metálico.

La definición geométrica del cajón metálico se realiza al seleccionar la opción “Cajón”. Al

hacerlo, el usuario debe definir la forma y los espesores del cajón, que describimos a

continuación.

- Forma del cajón

Los parámetros a introducir para la sección multicelular abierta son los definidos en la

Figura 3.3.2-2.


Figura 3.3.2-2: Sección transversal del puente (cajón multicelular abierto).

Permite definir al usuario los valores de H a (canto), B i (ancho del ala inferior), B s

(desplome de la cara lateral) , B p (ancho de las alas superiores correspondientes a las almas

exteriores) y Bpi (ancho de las alas superiores correspondientes a las almas interiores). La

definición puede hacerse por tramos (opción “Añadir tramo/ Eliminar tramo”), debiendo

introducir el usuario la longitud de cada tramo y el valor de los anteriores parámetros en

los inicios de los tramos. La suma total de longitudes deberá coincidir con la longitud de la

directriz (facilitada por el programa al activar la opción). La unidad a utilizar es el m.

Los parámetros a introducir para la sección multicelular cerrada son los definidos en la

Figura 3.3.2-3.

Figura 3.3.2-3: Sección transversal del puente (cajón multicelular cerrado).


Permite definir al usuario los valores de H a (canto), B i (ancho del ala inferior), B s

(desplome de la cara lateral) y B p1 (ancho del alas superior que sobresale de las almas

exteriores).

La definición puede hacerse por tramos (opción “Añadir tramo/ Eliminar tramo”),

debiendo introducir el usuario la longitud de cada tramo y el valor de los anteriores

parámetros en los inicios de los tramos. La suma total de longitudes deberá coincidir con la

longitud de la directriz (facilitada por el programa al activar la opción). La unidad a utilizar

es el m.

Si se desea que varíen a lo largo de un tramo, se dispone en el apartado “Variación de la

forma” para entrar los coeficientes de variación polinómica a lo largo de la directriz.

La expresión que utiliza CivilCAD2000 para evaluar un parámetro variable

longitudinalmente es la siguiente:

x (s) = x 0 + a * s + b * s 2

+ c + s 3

, donde:

s es la distancia del punto considerado al inicio del tramo.

x es el valor de la variable considerada en el punto.

x 0 es el valor en el inicio del tramo.

a, b y c son los coeficientes de variación entrados por el usuario.

- Almas intermedias

El número de almas intermedias y su posición respecto al eje de la sección se define en el

cuadro del subdiálogo Almas intermedias. Para cada tramo, el usuario debe añadir las

almas intermedias que desee con la opción Añadir ala intermedia definiendo la distancia

de cada una de ellas al eje de la sección. La única condición es que las alas intermedias han

de ser simétricas respecto al eje de la sección. Las almas se deben introducir

ordenadamente de izquierda a derecha.

- Espesor

Permite definir al usuario los valores de Ea (espesor de las almas exteriores), Eai (espesor

de las almas interiores), Ei (espesor del ala inferior), y Ep (espesor de las alas superiores)

en mm (ver figuras 3.3.2-2 y 3.3.2-3). Al igual que en el caso de la forma, los espesores del

cajón pueden tramificarse y hacerse variables a lo largo de un tramo cualquiera. La

tramificación definida para los espesores no tiene porqué coincidir con la definida para la

forma del cajón. Usar “Añadir tramo/ Eliminar tramo” y luego “Variación del espesor de

las chapas”.

- Espesor de la chapa de rigidización torsional.


Este diálogo aparece únicamente para las secciones multicelulares abiertas. En él, el

usuario puede definir para cada una de las fases constructivas del puente en la que la

sección del tablero es abierta (es decir, la losa superior aún no es resistente) el espesor (en

mm) de una chapa superior ficticia (que simule los arriostramientos superiores), de forma

que a efectos torsionales únicamente, la sección pasa a ser cerrada. Como es sabido, la

inercia torsional de una sección abierta es muy baja, por lo que en las fases constructivas

dará lugar a fuertes giros y tensiones altas en el acero. La consideración de la rigidización

del ala superior permite evitar estos efectos.

3.3.3 La losa superior de hormigón

La definición de la losa superior se realiza al seleccionar la opción “Losa”. Al hacerlo, el

usuario debe definir la anchura y canto de la losa.

- Anchura de la Losa

Permite definir al usuario el valor de B (anchura total de la losa). En las secciones de cajón

multicelular abierto se debe introducir además el valor de B c (anchura de las cartelas

interiores) en m (ver figuras 3.3.3-1 y 3.3.3-2). La definición de los valores de estos

parámetros se realiza con los mismos criterios que en el cajón. Usar “Añadir tramo/

Eliminar tramo” y luego “Variación del ancho superior de la losa”.

Figura 3.3.3-1: Sección transversal del puente (cajón multicelular abierto).


Figura 3.3.3-2: Sección transversal del puente (cajón multicelular cerrado).

- Canto de la Losa superior

Cabe dar los valores de H (canto total de la sección en el borde del voladizo), Ef1 (canto de

la losa en el extremo del voladizo), Ef 2 (retranqueo del espesor de la losa por las cartelas

interiores – solo en los cajones abiertos-) y Ef 4 (bombeo de la losa en su centro) en m (ver

figuras 3.3.3-1 y 3.3.3-2). Al igual que para la anchura, la definición de los parámetros

anteriores puede tramificarse. También se puede hacer que sean variables a lo largo de un

tramo cualquiera.

3.3.4 La losa inferior de hormigón

Opcionalmente, el usuario puede definir la presencia de una losa de hormigón sobre el ala

inferior del cajón. Ello se realiza al seleccionar la opción “Losa”. Para su definición, el

usuario debe entrar:

- Los Tramos de definición de la losa inferior.

El usuario debe indicar la coordenada s (según el eje de la directriz) del inicio y final de

cada tramo donde desea que exista losa inferior.

- El valor del parámetro E f 3.

Canto de la losa inferior en m en el inicio de cada tramo (ver figura 3.3.2-2 y 3.3.2-3).

- Los coeficientes de variación polinómica.

En caso de desear que el canto no sea constante, se deben definir los coeficientes de

variación polinómica del mismo modo que en los apartados anteriores.

3.3.5 Los rigidizadores transversales


Al seleccionar la opción Rigidizadores transversales, CivilCAD2000 permite definir los

rigidizadores transversales, las cartelas superiores y la anchura de la conexión cajón-losa

ene l caso de conexión densa.

- Rigidizadores transversales

El usuario puede definir los rigidizadores transversales separados entre sí una cierta

distancia a lo largo de la directriz. Esta distancia puede ser definida por tramos.

El usuario puede definir el número de rigidizadores transversales previstos en el interior de

cada tramo, es decir, sin incluir los rigidizadores que el programa situará en los extremos

de cada tramo. Por tanto, siempre que no defina como mínimo un tramo, CivilCAD2000

considerará rigidizadores transversales en los estribos. Los rigidizadores serán

equidistantes en el interior de cada tramo. También hay que dar el peso en toneladas de

cada rigidizador transversal para cada uno de los tramos. Al rigidizador común a dos

tramos se le asocia el peso del tramo con numeración impar de los tramos que limita.

Por último, CivilCAD2000 pide al usuario que determine si el rigidizador transversal que

se emplazará sobre los apoyos en los estribos es un rigidizador sin capacidad, simple o

doble (según establece la clasificación de la RPX-95 en el apartado 6.3.3.2.3). En el caso

de seleccionar la opción de rigidizador simple, se deberá introducir el ancho y espesor del

rigidizador en metros y su límite elástico en t/m2.

- Cartela superior

CivilCAD2000 permite introducir una cartela superior entre las almas exteriores y el ala

superior. Esta cartela queda definida por los tres parámetros indicados en la figura 3.3.5-1.

Dichos valores se deben introducir en metros.

Figura 3.3.5-1: Definición de la cartela superior.

- Conexión densa losa-cajón

En este apartado CivilCAD2000 permite definir el ancho de una conexión densa entre el

cajón metálico y la losa de hormigón.


Figura 3.3.5-2: Definición de la anchura de una conexión densa.

La conexión densa, así como la cartela superior, influyen en la obtención de las anchuras

eficaces. Si existe una conexión densa (tacos o similares) o una cartela superior, el ancho

eficaz elástico se incrementa con el ancho de la mayor anchura de la conexión o de la

cartela.

Caso 1: Alma sin cartela superior y con conexión densa:

Figura 3.3.5-3: Definición del ancho eficaz con conexión densa sin cartela superior.

La conexión se sitúa centrada con el alma (no con la platabanda superior).

Caso 2: Alma con cartela superior de anchura inferior a la de la conexión:


Figura 3.3.5-4: Definición del ancho eficaz con conexión densa y con cartela superior.

La conexión se sitúa centrada con el punto medio de la cartela superior

Caso 3: Alma con cartela superior de anchura superior a la de la conexión:

Figura 3.3.5-5: Definición del ancho eficaz con conexión densa y con cartela superior.

La conexión se sitúa centrada con el punto medio de la cartela superior

3.3.6 Los rigidizadores longitudinales

CivilCAD2000 permite al usuario definir la existencia de rigidizadores en el cajón

metálico. Se permite definir rigidizadores distintos en las almas y en el ala inferior del

cajón metálico.

Los tramos en que se definen los rigidizadores longitudinales coinciden con los tramos de

definición del cajón metálico.


Para introducir los rigidizadores longitudinales se debe activar la opción “Rigidizadores

longitudinales”, apareciendo el siguiente diálogo:

Figura 3.3.6-1: Cuadro de diálogo de definición de los rigidizadores longitudinales.

- Rigidizadores longitudinales en las almas.

El usuario debe definir el tipo y las dimensiones de los rigidizadores a disponer en las

almas. El programa da a elegir entre 4 tipos de rigidizadores (planos, en T, en L y

cerrados), tal como se muestra en la figura 3.3.6-2. En dicha figura se representan también

las dimensiones geométricas a entrar para cada tipo de rigidizadores, en milímetros.


Figura 3.3.6-2: Sección transversal de los rigidizadores longitudinales. Parámetros de

definición de la forma geométrica.

A continuación, el usuario puede añadir cuantos rigidizadores desee en las almas

exteriores, dando la altura del rigidizador respecto a la cara inferior del cajón metálico.

Deberá hacer lo mismo para definir el número y posición de los rigidizadores de las almas

interiores, que pueden ser distintos (en número y posición) a los de las almas exteriores.

Figura 3.3.6-3: Definición de la posición de los rigidizadores de las almas.

Los rigidizadores se deben introducir de abajo a arriba.

La posición de los rigidizadores se puede variar a lo largo de cada tramo según una ley

polinómica.

- Rigidizadores longitudinales en el ala inferior del cajón.


El usuario debe seleccionar el tipo de rigidizadores longitudinales del ala inferior de entre

los cuatro tipos posibles, y entrar sus dimensiones. El tipo de rigidizador del ala inferior,

no tiene porque coincidir con los de las almas.

Así mismo debe definir el número de rigidizadores en cada uno de los espacios existentes

entre dos almas, con la única limitación de que la distribución de rigidizadores sea

simétrica respecto al eje de la sección. CivilCAD2000 distribuye uniformemente los

rigidizadores en cada uno de los espacios entre almas.

Figura 3.3.6-4: Disposición de rigidizadores en el ala inferior.

3.4 La armadura pasiva

El usuario debe concretar el diámetro y separación de las barras de armadura longitudinal y

transversal a disponer en la losa superior de hormigón. Ello es posible al invocar la opción

“Armadura pasiva”, que da paso a una parte dedicada al armado longitudinal y otra al

transversal de la losa superior de hormigón.

Armadura longitudinal (paralela al eje del puente).

En la figura siguiente se han representado las posiciones con que se define el armado de la

losa en el caso de cajón multicelular abierto. Todas ellas son opcionales.

Figura 3.4-1: Armadura pasiva de la losa superior de hormigón. Definición de las

posiciones de armado y de los recubrimientos para un cajón abierto.


Para el caso de cajón multicelular cerrado, las posiciones de armado son las siguientes:

Figura 3.4-2: Armadura pasiva de la losa superior de hormigón. Definición de las

posiciones de armado y de los recubrimientos para un cajón cerrado.

Se debe introducir:

- Los valores de los recubrimientos de cada una de las 7 posiciones de armado, en m. Los

recubrimientos son constantes a lo largo de todo el tablero.

- Las longitudes de los tramos de definición del armado a lo largo del puente.

- Los valores de las áreas (en cm2) de armadura para cada una de las 7 posiciones de

armado para cada tramo. La sección de acero de armadura As1 se refiere a todo el ancho de

la sección (no a la mitad de la sección). La armadura a introducir para las posiciones 2, 3,

4, 5, 6 y 7 es la correspondiente a cada alma, cartela o zona de la sección. Así por ejemplo,

en el caso de una sección con tres almas intermedias (4 células), la armadura a introducir

correspondiente a la posición 3 será la armadura existente en una de las células, y no las

suma de las dos células exteriores.

- La distancia ds (m) que define la anchura abarcada por la posición 6 del armado (ver

figuras 3.4-1 y 3.4-2). En el caso de las almas exteriores, si no existen cartelas superiores,

las armaduras de la posición 6 se centran con las almas. Si por el contrario, sí existen

cartelas superiores, las armaduras de la posición 6 se centran con el punto medio de la

cartela superior según se indica en la figura siguiente.

Figura 3.4-3: Ubicación de la armadura correspondiente a la posición 6 cuando existe

cartela


- Los valores de los diámetros en mm de las barras elegidas para cada posición en cada

tramo.

Armadura transversal (perpendicular al eje del puente).

Se debe indicar al programa la longitud de los tramos de definición decididos por el

usuario y la cuantía (en cm2

de área de armadura por m. lineal de puente) para la armadura

transversal. Esta armadura se utiliza únicamente para evaluar el torsor último.


3.5 Acciones permanentes

3.5.1 Peso Propio

CivilCAD2000 pide el valor a considerar para la densidad de hormigón y acero.

En una fase constructiva cualquiera el programa consulta las operaciones que el usuario ha

previsto segmento a segmento para ella.

Si se ha proyectado disponer del cajón metálico en un segmento de puente, el programa

carga la estructura con su peso propio.

Si se ha previsto el hormigonado de la losa superior o inferior de dicho segmento en la fase

analizada, el programa genera la carga correspondiente de peso propio.

Por último si se retira un apoyo provisional, se añade una carga en el punto del apoyo igual

a las reacciones en el apoyo de las fases anteriores, con signo contrario.

En el caso de disponer el cajón metálico en un segmento, CivilCAD2000 verifica si existe

algún rigidizador transversal en dicho segmento. De ser así, genera la carga

correspondiente al peso propio de dicho rigidizador, como carga puntual.

El usuario puede definir, para cada fase constructiva, la presencia de una carga muerta.

Esta acción se entra como carga repartida en cada una de las barras de la directriz del

puente y actuará simultáneamente con el resto de cargas asociadas al proceso constructivo

en esa fase.

El valor entrado se tomará como carga vertical descendente si se entra con signo positivo.

Si se desea una carga ascendente debe dársele signo negativo.

3.5.2 Superestructura

- Para puentes de carretera:

El programa permite definir diferentes hipótesis de carga para la superestructura.

Para cada una de las hipótesis, el usuario debe dar:

carga por metro lineal de puente

carga por metro cuadrado de superficie de la losa de hormigón. El usuario puede

definir un sobre ancho en m. a sumar (o restar, si se le da un valor negativo) al

ancho total de la losa.

momento torsor repartido actuante a lo largo de todo el puente. Dicho momento

tiene un vector según el sentido de avance de la directriz del puente cuando se

entra con valor positivo.

Las diferentes hipótesis definidas por el usuario serán consideradas excluyentes entre sí.

- Para puentes con ferrocarril:


Se define por un lado la acción de la carga muerta (peso de aceras y barandillas) dando los

valores siguientes:

- carga repartida vertical por metro lineal longitudinal del puente.

- momento torsor repartido por metro lineal del puente.

Asimismo se define el peso del balasto, proporcionando los valores siguientes:

- carga por metro lineal longitudinal del puente, q b.

- coeficientes de ampliación y de reducción del peso del balasto, que permiten

considerar dos hipótesis diferentes en lo relativo al valor de dicho peso. Estos

coeficientes multiplicarán directamente en cada una de las 2 hipótesis el valor de

la carga q b referida anteriormente.

Además, el usuario debe señalar el número de vías presentes en el tablero. Para el caso en

que se tengan dos vías se debe especificar asimismo:

- La excentricidad del balasto de una vía, esto es, la distancia del centro de

gravedad de la sección del balasto de una cualquiera de las 2 vías al eje del

tablero. Ello permite evaluar el momento torsor asociado al peso del balasto de

cada vía.

- Si se desea incluir en el cálculo la posibilidad de retirar el 50 % del balasto a lo

largo de la longitud completa de una cualquiera de las 2 vías.

- Si se desea incluir en el cálculo la posibilidad de retirar el 100 % del balasto a lo

largo de un tramo de longitud 15 m en una posición cualquiera de una cualquiera

de las 2 vías.


3.5.3 Descenso de apoyos

El programa aplicará en cada apoyo de la configuración final del puente, un descenso igual

al valor entrado por el usuario y buscará la envolvente de esfuerzos causada por las peores

combinaciones de asientos en los distintos apoyos definidos. El asiento se define en m.

3.6 Acciones variables

3.6.1 Sobrecarga repartida

CivilCAD2000 pide el valor de la sobrecarga de tráfico a considerar en el cálculo. El

usuario puede elegir el valor de las anchuras en m. de unas aceras a izquierda y derecha

según el sentido de avance de la directriz no afectadas por la sobrecarga (Opción

“Aceras”) (ver figura siguiente). El programa obtiene la envolvente de esfuerzos causados

por la sobrecarga teniendo en cuenta que puede actuar independientemente a ambos lados

del centro de la sección del puente.

Figura 3.6.1-1: Definición de los anchos de aceras (m).


3.6.2 Carro de cargas puntuales

- Tren móvil de cargas puntuales (camión):

El usuario puede elegir el carro con que trabajar. Un carro es un conjunto de cargas

separadas longitudinalmente y transversalmente por unas distancias fijas (m) (la dirección

longitudinal es la de avance del carro y la transversal es su perpendicular). El usuario

puede dar el valor de la distancia (m.) con que el programa hará avanzar el carro a la hora

de obtener la envolvente de esfuerzos. CivilCAD2000 sitúa el carro en los extremos

derecho e izquierdo de la sección para maximizar los torsores generados. Por otro lado, el

usuario puede elegir (opción “Aceras”) el valor de las anchuras de unas aceras izquierda y

derecha no invadidas por el carro (ver figura 3.6.1-1). El programa sitúa la rueda más

exterior del carro a 0.5 metros del borde interior de la acera.

El usuario puede establecer el número de carros (1 o 2) a pasear de acuerdo con la

normativa IAP.

- Acción del carro en puentes de ferrocarril:

El usuario puede definir varias hipótesis excluyentes de carga. Para cada una de ellas deber

especificar el tipo de tren a pasear en la vía o vías existentes sobre el puente. Cuando en el

puente se ha previsto 2 vías, el usuario tiene la posibilidad de dejar una de ellas vacía.

En el caso de puentes con 2 vías el programa pide asimismo el valor de la excentricidad de

las vías, definida como distancia constante entre el eje de cada vía y el eje del tablero.

CivilCAD2000 permite definir asimismo una excentricidad adicional como distancia entre

el eje teórico de la vía y el eje real. Esta excentricidad adicional se sumará a la

excentricidad de la vía para evaluar los torsores repartidos que cada vía generará a lo largo

de la directriz del puente.

Los tipos de tren disponibles para pasear por la vía son los siguientes:

* Tren tipo A de la instrucción IPF-75

* Tren tipo B de la instrucción IPF-75

* Tren tipo UIC 71 de la instrucción IAPF-2001

* Tren tipo SW/0

* Tren tipo SW/2

* Tren tipo D de la instrucción IPF-75


A continuación se describen las características que definen cada tren de carga.

Tren tipo A IPF-75

Consiste en 3 cargas puntuales de 30 T separadas longitudinalmente 1.5 m entre ellas. Este

tren se desplaza a lo largo de la directriz del puente avanzando en cada hipótesis de carga

una distancia cuyo valor es propuesto por el usuario.

Figura 3.6.2-1: Esquema tren IPF-75 A.

Tren tipo B IPF-75

Este tipo de tren está compuesto por una locomotora con carga repartida de 12 T/m y una

serie de vagones de longitud indefinida. Cada vagón puede tener una longitud cualquiera y

su carga puede ser de 1 T/m o bien de 10 T/m. La longitud de la locomotora puede ser 15 ó

30 m. Este tren se desplaza a lo largo de la directriz del puente avanzando en cada hipótesis

de carga una distancia cuyo valor es propuesto por el usuario. El programa considera, para

cada emplazamiento de la locomotora distintas longitudes de vagones en el tramo

comprendido entre el final de la locomotora y el inicio del puente.

Figura 3.6.2-2: Esquema tren IPF-75 B.


Tren tipo UIC 71

Este tren tiene una locomotora compuesta por 4 cargas puntuales de 25 T separadas 1.6 m

entre sí y dos zonas exentas de carga de 0.8 m antes y después de la misma. El resto de la

directriz del puente puede estar cargado o no por tramos de longitud cualquiera con una

carga lineal repartida de 8 T/m. CivilCAD2000 desplaza la locomotora a lo largo de la

directriz del puente avanzando en cada hipótesis de carga una distancia cuyo valor es

propuesto por el usuario.

Figura 3.6.2-3: Esquema tren UIC-71.

Tren tipo SW/0

Se trata de un tren compuesto por dos locomotoras con carga repartida de 13.3 T/m Cada

locomotora tiene 15 m de longitud Las locomotoras están separadas entre sí por 5.3 m de

zona sin cargar. El resto del tablero no tiene carga alguna. El programa desplaza el tren

desde la posición en que la primera locomotora entra íntegramente en el puente hasta

aquella en la que la segunda locomotora empieza a salir del tablero. CivilCAD2000

desplaza el tren a lo largo de la directriz del puente avanzando en cada hipótesis de carga

una distancia cuyo valor es propuesto por el usuario.

Figura 3.6.2-4: Esquema tren SW/0.


Tren tipo SW/2

Se trata de un tren compuesto dos locomotoras con carga repartida de 15.0 T/m Cada

locomotora tiene 25 m de longitud. Las locomotoras están separadas entre sí por 7.0 m de

zona sin cargar. El resto del tablero no tiene carga alguna. El programa desplaza el tren

desde la posición en que la primera locomotora entra íntegramente en el puente hasta

aquella en la que la segunda locomotora empieza a salir del tablero.

CivilCAD2000 desplaza el tren a lo largo de la directriz del puente avanzando en cada

hipótesis de carga una distancia cuyo valor es propuesto por el usuario.

Figura 3.6.2-5: Esquema tren SW/2.

Tren tipo D IPF-75

Este tipo de tren está compuesto por una locomotora con carga repartida de 9 T/m y una

serie de vagones de longitud indefinida. Cada vagón puede tener una longitud cualquiera y

su carga puede ser de 1 T/m o bien de 7 T/m. La longitud de la locomotora puede ser 15 ó

30 m. Este tren se desplaza a lo largo de la directriz del puente avanzando en cada hipótesis

de carga una distancia cuyo valor es propuesto por el usuario. El programa considera, para

cada emplazamiento de la locomotora distintas longitudes de vagones en el tramo

comprendido entre el final de la locomotora y el inicio del puente.

Figura 3.6.2-6: Esquema tren IPF-75 D.


El programa permite definir para cada hipótesis un coeficiente de impacto que afectará

directamente a todas las cargas generadas para la misma. El usuario puede dar también el

valor del coeficiente de clasificación, el cual se aplicará sobre todas las cargas generadas

para los trenes tipo UIC 71 y sobre las de aquellos trenes tipo SW/0.

CivilCAD2000 permite dar valor a los coeficientes de excentricidad del flector y del

cortante para cada barra de la directriz del puente. Al terminar el cálculo de esfuerzos, el

flector y cortante en cada barra serán multiplicados por los coeficientes de excentricidad

entrados por el usuario.

3.6.3 Incremento de temperatura

El usuario puede definir dos situaciones de carga a considerar en el cálculo:

Hipótesis 1: Aumento de temperatura. Se deben introducir los aumentos de

temperatura en la losa y el cajón metálico (ambos positivos) con la condición de

que el aumento de temperatura en la losa sea inferior al del cajón.

Hipótesis 2: Disminución de temperatura. Se deben introducir los descensos de

temperatura en la losa y el cajón metálico (ambos negativos) con la condición de

que la de temperatura en la losa en valor absoluto sea inferior a la del cajón

(también en valor absoluto).

Se deben introducir además los coeficientes de dilatación térmica del acero y del

hormigón.

En cualquiera de las dos hipótesis de carga, los esfuerzos totales sobre el puente resultan

ser la suma de tres componentes (ver figura siguiente):

Un axil actuante sobre el centro de gravedad de la sección de hormigón de la

losa superior para mantener la compatibilidad de deformaciones (1).

Un axil igual al anterior, pero de signo contrario actuando sobre la sección

global del puente a la misma altura que el anterior y generando, por tanto, un

momento isostático (2).

Unos esfuerzos hiperestáticos (cuando el puente no es isostático) resultante de

aplicar a la estructura una ley de curvaturas impuestas generadas por los

anteriores momentos isostáticos (3).

Los esfuerzos (1) actúan sólo sobre la losa de hormigón, mientras que los (2) + (3) están

aplicados sobre la sección mixta total del puente.


Figura 3.6.3-1: Esfuerzos generados por un aumento de temperatura distinto en losa y

cajón.

3.6.4 Retracción

La retracción del hormigón genera unos esfuerzos en el puente debido a que el cajón

metálico coacciona la libre deformación del hormigón. Como resultado de dicha coacción

surgen tres grupos de esfuerzos totalmente análogos a los descritos para el caso del

incremento de temperatura.

El programa pide al usuario el porcentaje de humedad previsto en el entorno en que se

hallará la estructura. Con él podrá evaluar el coeficiente de retracción del hormigón del

puente, de acuerdo con las expresiones expuestas en la EHE.

3.6.5 Acciones vertical del viento

El programa pide el valor de la velocidad de cálculo del viento V c (m/s). Con él, evaluará

la carga vertical debida al viento de acuerdo con la expresión expuesta en el apartado

3.2.3.2.1. e 1.2 de la IAP. CivilCAD2000 considerará además la presencia de un momento

torsor repartido asociado al desplazamiento de la carga vertical en dirección transversal

una distancia igual a la cuarta parte del ancho total del tablero. Combinando los sentidos

ascendente y descendente de la carga vertical con los 2 posibles sentidos del momento

torsor, CivilCAD2000 establece y hipótesis excluyentes entre sí.

3.7 Acción sísmica vertical


El usuario puede definir la acción sísmica dando el conjunto de fuerzas verticales a aplicar

en los puntos de la directriz del puente. CivilCAD2000 generará entonces 2 hipótesis de

carga excluyentes entre sí, una con las fuerzas aplicadas con los signos entrados por el

usuario y otras con las mismas fuerzas con signo contrario.

3.8 Coeficientes de seguridad

CivilCAD2000 realiza distintas combinaciones de cargas entre los tipos de carga definidos

para evaluar las envolventes de esfuerzos, reacciones y desplazamientos para las

situaciones persistente y accidental del estado límite de utilización y para el estado límite

último. Los coeficientes de seguridad utilizados en la obtención de las envolventes pueden

ser modificados por el usuario al activar la opción “Seguridad”. Los valores propuestos

por defecto por el programa contemplados en la norma IAP, son:

Acción CF1 CD1 CF2 CD2 CF3 CD3

Superestructura. A tiempo inicial 1.0 1.0 1.0 1,35 1,0 1,0

Sobrecarga repartida 0 1.0 0 1,5 0 1,0

Carro

0 1.0 0 1,5 0 1,0

Descenso de apoyos

0 1.0 0 1,5 0 1,0

Aumento de temperatura en losa y cajón

-Esfuerzos (3)

0 1.0 0 1,5 0 1,0

-Esfuerzos (2)+(3)

0 1.0 0 1,5 0 1,0

Retracción

-Esfuerzos (3)

1.0 1.0 1.0 1,35 1,0 1,0

-Esfuerzos (2)+(3)

1.0 1.0 1.0 1,35 1,0 1,0

Peso propio a tiempo infinito

-Estado I. Fase i 1.0 1.0 1.0 1,35 1,0 1,0

-Estado II 1.0 1.0 1.0 1,35 1,0 1,0

Superestructura a tiempo infinito

-Estado I

1.0 1.0 1,0 1,35 1,0 1,0

-Estado II

1.0 1.0 1,0 1,35 1,0 1,0

Acción vertical del viento 0 1.0 0 1.5 0 1.0

Acción sísmica vertical 0 0 0 0 1.0 1.0

El programa pide también el valor de los coeficientes de combinación 0, 1, 2 tal como

están definidos en la norma IAP. El usuario debe dar asimismo el valor de los coeficientes

de minoración para la resistencia de acero y hormigón para las situaciones persistente y

accidental del estado límite último.


3.9 Los materiales

El usuario debe elegir, de entre los materiales disponibles en la biblioteca de

CivilCAD2000, aquellos con que ejecutar los distintos elementos del puente mixto:

Acero estructural del cajón metálico

Hormigón de la losa superior

Acero de la armadura pasiva a disponer en la losa superior

Acero de los rigidizadores longitudinales de las almas

Acero de los rigidizadores longitudinales de las chapas inferiores

Hormigón de la losa inferior

En la figuras siguientes se han representado los diagramas tensión-deformación con que se

modeliza el comportamiento de los aceros, por un lado, y de los hormigones, por otro, de la

sección. En ambos casos se presenta un conjunto de diagramas a utilizar para el cálculo de

tensiones y deformaciones.

En los sucesivos apartados del Manual de Usuario y del Manual Técnico se hace

referencia a estos diagramas para exponer qué metodología se ha seguido en cada uno de

los cálculos de sección realizados en éste módulo del programa.

Figura 3.9-1: Diagrama 1 tensión-deformación del acero de la sección metálica y de la

armadura pasiva.



armadura pasiva


armadura pasiva

Figura 3.9-4: Diagrama 1 tensión-deformación del hormigón.


3.10 Guardar emparrillado

Existe la posibilidad de generar un proyecto de barras a partir del puente mixto para poder

ser editado desde el módulo de “Cálculo matricial”.

3.11 Guardar sección

Existe la posibilidad de generar un proyecto de secciones a partir del puente mixto para

poder ser editado desde el módulo de “Secciones”.


4 CÁLCULOS REALIZADOS

4.1 Cálculo de esfuerzos

El procedimiento seguido en el cálculo de esfuerzos se ha ajustado a los planteamientos

que se hacen en el capítulo 4 de la RPX-95 y a los procedimientos de combinación

expuestos en la IAP.

Dado que en algunos aspectos del cálculo las recomendaciones de la RPX ofrecen distintas

alternativas al proyectista, el programa dispone de una serie de opciones en el algoritmo de

cálculo que dan libertad al usuario para personalizar el análisis efectuado.

El puente se representa por su directriz. Las fases constructivas y las condiciones de apoyo

se pueden fijar tal como se explicita en el apartado 3.2. Las cargas generadas son las

descritas en el punto 3.5 y 3.6. Los esfuerzos son evaluados valiéndose del cálculo

matricial de la estructura.

El programa utiliza tres tipos de secciones transversales según sea el cálculo que esté

realizando: la sección real, la eficaz y reducida. Básicamente, la primera sirve para

efectuar el cálculo de esfuerzos, la segunda se genera para desarrollar el cálculo tensional y

la tercera es con la que se obtienen los esfuerzos últimos.

La sección completa coincide con la real cuando la tensión en el hormigón no supera la

resistencia a tracción. Si es así, el programa considera el hormigón de la sección completa

total o parcialmente fisurado (sección fisurada).

Al realizar el cálculo de esfuerzos, cada segmento del puente es caracterizado con un

material cuyas propiedades mecánicas son evaluadas en función de la fase constructiva a la

que se refiere el cálculo, el tipo de acción solicitante y el grado de fisuración del hormigón.

El programa ofrece distintas opciones al usuario para calcular la inercia a flexión para las

distintas etapas de cálculo.

Al evaluar las características geométricas del material para desarrollar el cálculo de

esfuerzos, CivilCAD2000 se vale de la sección “completa”, es decir no considera el efecto

del arrastre de cortante ni los fenómenos de inestabilidad de las chapas.

4.1.1.- Tipos de sección

4.1.1.1 Tipos de secciones.

El programa utiliza tres tipos de secciones transversales según sea el cálculo que esté

realizando: La sección real, la eficaz y reducida, mostradas de forma esquemática en la

figura 4.1.1.1-1. Básicamente, la primera sirve para efectuar el cálculo de esfuerzos, la

segunda se genera para desarrollar el cálculo tensional y la tercera es con la que se

obtienen los esfuerzos últimos.


Figura 4.1.1.1-1: Sección completa (real), eficaz y reducida.

4.1.1.2 Sección real y sección fisurada

La sección real corresponde a la sección propiamente dicha. Las características

geomecánicas de la sección se homogeneízan respecto al módulo elástico del acero del

cajón metálico, por lo que dependen del coeficiente de homogeneización de los

hormigones de la losa superior e inferior, y en consecuencia del módulo elástico del

hormigón. A su vez, éste depende de la naturaleza de la acción, es decir, de si la acción es

instantánea, permanente o permanente variable en el tiempo. En consecuencia existen tres

valores para las características geomecánicas de la sección real en función de la naturaleza

de la acción.

Cuando la losa superior está totalmente traccionada, no se considera la contribución del

hormigón; en este caso hablamos de la sección real con losa superior totalmente

fisurada. Las características geomecánicas se obtienen de igual forma que en la sección

real pero sin considerar la presencia del hormigón de la losa superior; sí se considera el

hormigón de la losa inferior con el correspondiente coeficiente de homogeneización en

función de la naturaleza de la acción.

Finalmente se considera la sección fisurada en la que la contribución de la losa superior

de hormigón se considera en función del grado de fisuración de la misma. En este caso la

inercia a flexión se obtiene a partir de una interpolación lineal entre la inercia de la sección

real (denominada también inercia bruta) y la inercia de la sección real con la losa superior

totalmente fisurada, con el siguiente criterio:


Si la deformación en la fibra más traccionada de la losa superior s es menor que c t, se

considera que la sección está sin fisurar y se mantendrá la inercia bruta homogeneizada

I b de la sección real (ct es la deformación correspondiente a la resistencia a tracción del

hormigón f c tm).

Si la deformación en la fibra menos traccionada i es mayor que c f, se considera que la

sección está totalmente fisurada y se toma la inercia de la sección real homogeneizada

con la losa superior totalmente fisurada I f . (Para cf se toma la deformación

correspondiente al límite elástico del acero de las armaduras).

Si no se cumple ninguna de las dos condiciones anteriores, se toma una inercia

intermedia entre las inercias bruta homogeneizada I b y la inercia de la sección real

homogeneizada con la losa superior totalmente fisurada I f, obtenida según la expresión:

𝐼 = 𝜀𝑐𝑡𝜀𝑠 3

∙ 𝐼𝑏 + 1 − 𝜀𝑐𝑡𝜀𝑠 3

∙ 𝐼𝑓

donde εs es la deformación de la fibra más traccionada de la losa superior de hormigón que

se evalúa con el momento máximo negativo que actúa sobre la sección.

Al valor 𝐾 = 𝜀𝑐𝑡

𝜀𝑠 3

lo denominamos Coeficiente de fisuración.

Al tratarse de una interpolación, se calcula únicamente la inercia a flexión, no pudiéndose

obtener la posición de la fibra neutra. Así mismo, en este caso se obtiene únicamente la

inercia para acciones instantáneas, es decir, el módulo de elasticidad del hormigón que se

considera para la evaluación de Ib e If corresponde al de acciones instantáneas, dado que

por lo general, las cargas que fisuran el hormigón son de tipo variable (instantáneas).

Finalmente, para la sección fisurada se obtiene también la inercia a torsión considerando la

fisuración de la losa superior de hormigón. Así, esta inercia a torsión se calcula a partir de

la teoría de la elasticidad aplicada a secciones de pared delgada multicelulares

hopmogeneizando el espesor de la losa superior a partir de un coeficiente de

homogenización del módulo de deformación transversal fisurado Gf

𝑒𝑟𝑒𝑑 = 𝑒 ∙𝐺𝑓

𝐺𝑎

donde „e‟ es el espesor de la losa superior y Ga el módulo de deformación transversal del

acero del cajón metálico.

Gf se obtiene a partir de la siguiente expresión:

𝐺𝑓 = 𝐾 ∙ 𝐺𝑏 + (1− 𝐾) ∙ 𝐺𝑡𝑓

donde,


K Coeficiente de fisuración a flexión = 𝜀𝑐𝑡

𝜀𝑠 3

Gb Módulo de deformación transversal de la sección no fisurada

Gtf Módulo de deformación transversal de la sección fisurada a flexión

De acuerdo con la RPX-95, Gb y Gtf adoptan los siguientes valores

- Para acciones instantáneas:

Gb = 0,30 Ec

Gtf = 0,10 Ec

- Para acciones permanentes y permanentes variables en el tiempo:

𝐺𝑏 =0,30 ∙ 𝐸𝑐1 + 𝜑 𝑡, 𝑡0

𝐺𝑡𝑓 =0,10 ∙ 𝐸𝑐

1 + 0,3 ∙ 𝜑 𝑡, 𝑡0

Al evaluar las características geométricas del material para desarrollar el cálculo de

esfuerzos, CivilCAD2000 se vale de la sección “real”, es decir no considera el efecto del

arrastre de cortante ni los fenómenos de inestabilidad de las chapas metálicas del cajón.

Las inercias a flexión y torsión de la sección fisurada son las inercias que se utilizan para el

cálculo de esfuerzos.

Al realizar el cálculo de esfuerzos, cada segmento del puente es caracterizado con un

material cuyas propiedades mecánicas son evaluadas en función de la fase constructiva a la

que se refiere el cálculo, el tipo de acción solicitante y el grado de fisuración del hormigón

de la losa. Tal como se detalla en apartados posteriores, el programa ofrece distintas

opciones al usuario para calcular la inercia a flexión empleada en el cálculo de esfuerzos

de las distintas fases constructivas.

4.1.1.3 Sección eficaz

La sección eficaz establece unas disminuciones en las anchuras de las alas superiores e

inferiores debido a la no linealidad en la transmisión localizada de los esfuerzos rasantes a

través de las almas (efecto de arrastre del cortante). La reducción de las anchuras de las

alas superiores e inferiores entre almas y en el voladizo se obtienen aplicando a las

anchuras reales unos coeficientes que denominaremos coeficientes de anchura eficaz

elásticos que se obtienen a partir del esquema de apoyos longitudinales del puente y de la

geometría de la sección.


Figura 4.1.1.3-1: Sección Eficaz.

CivilCAD2000 permite obtener las características geomecánicas de la sección eficaz

homogeneizada para los tres tipos de carga actuantes. Así mismo permite obtener dichas

características para la sección eficaz considerando el hormigón de la losa superior

totalmente fisurado.

La sección eficaz es la sección que se utiliza para el cálculo de tensiones. Opcionalmente el

usuario puede definir el diálogo Configuración, que para el cálculo de tensiones se

considere la reducción de la sección.

4.1.1.4 Sección reducida

La sección reducida, por último, tiene en cuenta el efecto de transmisión de esfuerzos

anterior (con unos coeficientes de anchura eficaz distintos) y aplica además una

disminución en las anchuras de las chapas metálicas del cajón para tener en cuenta los

fenómenos de inestabilidad local o abolladuras.

Figura 4.1.1.4-1: Sección Reducida.

Los coeficientes de anchura eficaz que se consideran para la sección reducida son el doble

de los coeficientes de anchura eficaz elásticos

4.2 Configuración del cálculo

Los cálculos se llevan a cabo con arreglo a lo establecido en la RPX-95. Concretamente, el

usuario puede escoger entre las siguientes posibilidades:

- Cálculo de la inercia fisurada: método detallado o simplificado, (ap. 4.4.3 de la

RPX).


- Análisis a tiempo infinito: método detallado o simplificado, (ap. 4.6 de la RPX).

- Cálculo de esfuerzos por retracción: método detallado o simplificado.

- Cálculo de esfuerzos por aumento uniforme de temperatura: método detallado o

simplificado.

- Cálculo de la inercia fisurada: método detallado o simplificado, (ap. 4.4.3 de la

RPX).

Además de las opciones anteriores, el usuario puede establecer el valor de las siguientes

variables de configuración:

- Generar archivos ASCII del cálculo matricial para cada tipo de carga (Sí / No).

- Calcular sólo las envolventes afectadas por los cambios. (Sí / No).

- Realizar el cálculo de esfuerzos al Aceptar o Aplicar un diálogo. (Sí / No).

- Ejecutar la revisión de datos entrados por el usuario (Sí / No).

- Personalizar el valor de las inercias torsionales en las barras del modelo para cada

una de las fases constructivas.

- Personalizar el valor de las inercias a flexión en las barras del modelo para cada

una de las fases constructivas., para el cálculo de flechas y contra flechas, para el

cálculo de la superestructura y para el cálculo de acciones sobre el puente

terminado.

- Establecer el valor de las áreas e inercias a asignar a las barras transversales en

apoyos.


5 SALIDA DE RESULTADOS

CivilCAD2000 ofrece tres maneras de conocer los esfuerzos evaluados por el programa:

listados, planos de definición geométrica y gráficas de resultados.

5.1 Listados

Al actuar la función “Listados”, el usuario puede elegir entre las siguientes posibilidades:

- La memoria de cálculo

Al ejecutar la orden “Memoria”, el usuario puede elegir entre obtener, en un archivo

ASCII con extensión “.txt”, un listado únicamente con los datos de definición del puente o

también con los resultados. En el primer caso se listan los siguientes puntos:

- Puntos de definición de la directriz en planta.

- Definición de las fases constructivas.

- Definición paramétrica de la sección transversal.

- Materiales con que se ejecuta el puente.

- Descripción de las cargas actuantes.

- Coeficientes de seguridad para las combinaciones de cargas.

Si el usuario desea obtener la memoria completa, el programa escribe a continuación la

siguiente información añadida:

- Listado de esfuerzos para cada tipo de carga, dando esfuerzos máximos y

mínimos y sus valores concomitantes.

- Envolvente global de esfuerzos a tiempo inicial y tiempo infinito para los

estados límite último y de utilización.

- Listado de reacciones verticales máximas y mínimas para cada tipo de carga.

- Listado de características geomecánicas.

Listado de características geomecánicas de la sección transversal a lo largo del puente para

las distintas fases constructivas. CivilCAD2000 proporciona las características de las

distintas secciones consideradas en los cálculos realizados en función de la naturaleza de la

acción. Así proporciona los siguientes listados:

- Características geomecánicas para Acciones Instantáneas:

o Coeficiente de Fluencia y Coeficiente de Homogeneización.

o Sección Real Homogeneizada: Para cada fase proporciona en cada nodo del

tablero el área (A), la inercia a flexión (I), la distancia del centro de

gravedad a la fibra superior (vs positiva) y a la fibra inferior (vi negativa) y

la inercia a torsión. La sección corresponde a la sección real

homogeneizada.

o Sección Eficaz Homogeneizada: Para cada fase proporciona en cada nodo

del tablero el área (A), la inercia a flexión (I) y la distancia del centro de

gravedad a la fibra superior (vs positiva) y a la fibra inferior (vi negativa),


así como los coeficientes de anchura eficaz elásticos para el voladizo (Fi1),

para las alas interiores superiores (Fi2,j, siendo j el número de la célula de

izquierda a derecha) y para las alas interiores inferiores (Fi3,j, siendo j el

número de la célula de izquierda a derecha). La sección corresponde a la

sección eficaz homogeneizada, es decir, con el voladizo y las alas

superiores e inferiores modificadas a partir de los coeficientes de anchura

eficaz elásticos.

o Sección Eficaz Homogeneizada con la losa superior totalmente fisurada:

Para cada fase proporciona en cada nodo del tablero el área (A), la inercia a

flexión (I) y la distancia del centro de gravedad a la fibra superior (vs

positiva) y a la fibra inferior (vi negativa), así como los coeficientes de

anchura eficaz elásticos para el voladizo (Fi1), para las alas interiores

superiores (Fi2,j, siendo j el número de la célula de izquierda a derecha) y

para las alas interiores inferiores (Fi3,j, siendo j el número de la célula de

izquierda a derecha). La sección corresponde a la sección eficaz

homogeneizada pero sin considerar la presencia de la losa superior de

hormigón (sí de las armaduras dentro de la zona de ancho eficaz), es decir,

con el voladizo y las alas superiores e inferiores modificadas a partir de los

coeficientes de anchura eficaz elásticos.

o Sección Real Homogeneizada con la Losa Superior Totalmente Fisurada:

Para la situación final (tablero acabado) y para cada punto (nodo) del

tablero, proporciona el área (A), la inercia a flexión (I), la distancia del

centro de gravedad a la fibra superior (vs positiva) y a la fibra inferior (vi

negativa) y la inercia a torsión, de la sección real homogeneizada en la

hipótesis de losa superior totalmente fisurada, es decir, sin considerar el

hormigón de esta losa. Sí se consideran las armaduras

o Sección Fisurada(cálculo de esfuerzos): Para cada segmento (barra) del

tablero proporciona las inercias a flexión y torsión utilizadas para el cálculo

de esfuerzos. En concreto proporciona los siguientes valores:

Inercia bruta: Inercia de la sección real homogeneizada

Inercia tot. Fisur.: Inercia de la sección real con la losa superior

totalmente fisurada

Coeficiente de fisuración: Define el grado de fisuración a flexión de

la losa superior

Inercia a flexión: Inercia a flexión considerada para el cálculo de

esfuerzos

Inercia bruta a torsión: Inercia a torsión de la sección real

homogeneizada

Inercia a torsión tot. Fisur.: Inercia a torsión de la sección real con la

losa superior totalmente fisurada

Coeficiente de fisuración: Define el grado de fisuración a flexión de

la losa superior

Inercia a torsión: Inercia a torsión considerada para el cálculo de

esfuerzos

- Características geomecánicas para Acciones Permanentes:


o Sección Real Homogeneizada

o Sección Eficaz Homogeneizada


o Sección Eficaz Homogeneizada con la losa superior totalmente fisurada

o Sección Real Homogeneizada con la Losa Superior Totalmente Fisurada

o Sección Fisurada(cálculo de esfuerzos)

- Características geomecánicas para Acciones Permanentes Variables en el tiempo:


o Sección Real Homogeneizada

o Sección Eficaz Homogeneizada

o Sección Eficaz Homogeneizada con la losa superior totalmente fisurada

o Sección Real Homogeneizada con la Losa Superior Totalmente Fisurada

o Sección Fisurada(cálculo de esfuerzos)

- Listados de esfuerzos

Seleccionando la opción “Salida/Listados/Esfuerzos” el usuario puede volcar en un

archivo ASCII el listado de valores máximos y mínimos de axil, cortante, torsor, y flector

existentes en cada envolvente de las señaladas anteriormente, y los valores de los esfuerzos

concomitantes.

En el caso de envolventes de ELS y de ELU, se incluyen para la temperatura y la

retracción únicamente los esfuerzos hiperestáticos.

- Listado de tensiones

Listado de tensiones en distintos puntos significativos de la sección transversal, a lo largo

del puente. El listado permite obtener las tensiones normales de flexión y las tangenciales

de cortante y torsión, así como la tensión de comparación en la estructura metálica. Las

tensiones se evalúan para los esfuerzos mayorados por los coeficientes de seguridad

correspondientes al estado límite de servicio (ELS).

Se calcula la tensión en los puntos indicados en la figura siguiente.

Figura 5.1-1: Puntos de la sección en que se evalúa la tensión en la sección abierta.


Figura 5.1-2: Puntos de la sección en que se evalúa la tensión en la sección cerrada.

En los listados las almas se enumeran de izquierda a derecha.

- Listado de rotura. Cortante

El usuario puede obtener el valor de los esfuerzos últimos y de cálculo para la situación

persistente o accidental en un conjunto de puntos de la directriz del puente, para el cálculo

a cortante. CivilCAD2000 escribe los resultados del cálculo en un archivo ASCII con

extensión “.txt” y nombre a determinar por el usuario.

- Listado de rotura. Torsión



a torsión. CivilCAD2000 escribe los resultados del cálculo en un archivo ASCII con


- Listado de rotura. Flexión



a flexión. CivilCAD2000 escribe los resultados del cálculo en un archivo ASCII con


- Listado de flechas

Lista la flecha máxima y mínima en los puntos de la directriz del puente.

- Listado del grado de fisuración

Listado del grado de fisuración del hormigón de la losa superior a lo largo del puente. El

programa da el coeficiente K en el centro de cada segmento del puente con el cual obtiene

la inercia de la sección fisurada en el cálculo de esfuerzos según la expresión siguiente:

I = K * I b + [1 - K] * I f

I b, inercia de la sección homogeneizada sin fisurar.


I f, inercia de la sección homogeneizada fisurada

5.2 Planos de definición geométrica

El usuario puede generar automáticamente las figuras siguientes:

- Directriz

Se trata de la planta de discretización. El programa dibuja el esquema de la estructura de

barras que utiliza para realizar el cálculo de esfuerzos.

- Sección transversal. Geometría

CivilCAD2000 representa la sección transversal del puente, a una distancia s medida sobre

la directriz e indicada por el usuario, tras ejecutarse la fase constructiva que se desee. El

programa dibuja la sección tal como queda tras finalizar dicha fase de ejecución. Es decir

considera fraguado el hormigón de las losas dispuesto en esa fase.

- Sección longitudinal. Geometría

Se trata de una figura en que se representa el estado del puente para una fase constructiva

determinada, elegida por el usuario. En la sección longitudinal se dibujan los tramos de

cajón ya dispuestos, los segmentos cuya losa superior o inferior ya ha sido hormigonada y

los apoyos (verticales o a torsión) definidos por el usuario para esa fase.

- Sección longitudinal. Parámetros

En este apartado el usuario puede obtener una sección longitudinal del puente con una

figura descriptiva del valor determinado parámetro geométrico a lo largo del tablero. Así,

se puede representar la variación longitudinal de los siguientes parámetros:

- Anchuras de la viga metálica.

- Espesores de chapa de la viga metálica

- Anchura de la losa superior

- Canto de la losa superior

- Canto de la losa inferior

- Armadura pasiva a disponer en la losa superior y rigidizadores.

- Proceso constructivo

Muestra una sección longitudinal del puente en las distintas fases constructivas del

proyecto.


5.3 Gráficas de resultados

- Esquema de discretización

El programa dibuja en perspectiva axonométrica el esquema de la estructura de barras que

utiliza para realizar el cálculo de esfuerzos. Las condiciones de coacción de los nodos

representados dependen de la fase en que estén actuando cada una de las cargas.

- Sección transversal de cálculo

- Alzado longitudinal. Esfuerzos

Muestra los esfuerzos axil, cortante, torsor o flector procedente de una de las siguientes

envolventes:

Peso propio de una fase constructiva.

Peso propio a tiempo infinito.

Superestructura a tiempo inicial.

Superestructura a tiempo infinito.

Sobrecarga repartida.

Carro de cargas puntuales.

Gradiente térmico.

Descenso de apoyos.

Retracción.

Aumento de temperatura distinto en cajón y losa.

Viento.

Acción sísmica.

Situación tras ejecutar una fase constructiva.

Envolvente global a tiempo inicial.

Envolvente global a tiempo infinito.


- Alzado longitudinal. Tensiones normales

El programa ofrece de forma gráfica los resultados del cálculo de tensiones normales en 11

puntos de control, los cuales tienen especial relevancia (figura 5.3-1):

Figura 5.3-1: Puntos de la sección en que se evalúa la tensión normal.

1) Fibra inferior del cajón.

2) Fibra superior del ala inferior del cajón.

3) Fibra inferior del ala superior del cajón.

4) Fibra superior del ala superior del cajón.

5) Fibra inferior de la losa superior de hormigón.

6) Fibra superior de la losa superior de hormigón.

7) Fibra inferior de la losa inferior de hormigón.

8) Fibra superior de la losa inferior de hormigón.

9) Armadura longitudinal inferior de la losa.

10) Armadura longitudinal superior de la losa.

11) Armadura longitudinal sobre almas de la losa.

Estos puntos se equiparan a los puntos de control tensional definidos en las figuras 5.1-1

para el cajón abierto según el siguiente criterio:

Puntos de control tensiones

normales

Puntos de control tensiones tangenciales

1 XI1, XI2,……, XIn

2 A1, A3, A5,…..

3 A2, A4, A6,…..


4 XS1, XS2, ……….., XSn

5 LS1, LS4, ……….., LSn (excepto último)

-- LS2, LS5, ……….

-- LS3, LS6

6 LS12

7 LI1, LI3, LI5,….

8 LI2, LI4, LI6,……

9 Armadura de menor cota (excepto posición 6)

10 Armadura de mayor cota (excepto posición 6)

11 Punto de mayor cota de la armadura d ela posición 6

El programa permite calcular las tensiones en una sección del puente para un conjunto de 4

esfuerzos (axil, cortante, torsor y flector) procedente de una de las siguientes envolventes:

Peso propio de una fase constructiva.

Peso propio a tiempo infinito.

Superestructura a tiempo inicial.

Superestructura a tiempo infinito.

Sobrecarga repartida.

Carro de cargas puntuales.

Gradiente térmico.

Descenso de apoyos.

Aumento de temperatura distinto en cajón y losa.

Retracción.

Viento.

Situación tras ejecutar una fase constructiva.

Envolvente global a tiempo inicial.

Envolvente global a tiempo infinito.

Si se ha escogido una de los 3 últimos tipos de envolventes, el usuario debe determinar si

desea obtener las tensiones en la situación característica, frecuente o cuasi-permanente del

estado límite de utilización.

El usuario elige entonces la envolvente y el esfuerzo que desea mayorar CivilCAD2000

obtiene éste y los valores del resto de los tres esfuerzos concomitantes con el máximo

escogido. Cuando la situación a calcular así lo implica, CivilCAD2000 aplica los esfuerzos

a las distintas secciones sobre las que actúan, calculando los planos de deformaciones

inducidos por cada carga aislada, de forma incremental.

- Alzado longitudinal. Rotura por flexión

El programa genera un gráfico dando los valores de los esfuerzos últimos y los de cálculo

por flector para la situación persistente o accidental a lo largo de la directriz del puente.

- Alzado longitudinal. Rotura por cortante



por cortante para la situación persistente o accidental a lo largo de la directriz del puente.

- Alzado longitudinal. Rotura por torsión


por torsor para la situación persistente o accidental a lo largo de la directriz del puente.

- Alzado longitudinal. Clasificación de la sección

El programa necesita clasificar las secciones del puente para determinar el riesgo de

inestabilidades locales como pandeo o abolladura. Esta clasificación depende de la

geometría de la sección y del signo del flector actuante. El usuario obtiene un diagrama en

que se da el valor de la clasificación de la sección transversal en cada uno de los nodos del

puente.

- Alzado longitudinal. Ancho eficaz

El programa genera una gráfica en que se representa la variación de los coeficientes de

anchura eficaz a lo largo del puente. Dichos coeficientes sirven para simular el efecto de no

linealidad en la transmisión del esfuerzo rasante. Hay tres tipos de coeficientes:

El que mide la reducción del voladizo de la losa superior.

El que controla la reducción de la zona central de la losa superior.

El que acota la reducción del ala inferior de la sección.

- Sección transversal. Tensiones normales

Esta opción permite obtener la figura de deformaciones y tensiones normales en una

determinada sección del puente para una acción determinada o combinación en ELS.

- Sección transversal. Rotura a flexión

Esta opción permite obtener la figura de deformaciones y tensiones normales en rotura a

flexión.

- Diagramas de interacción

CivilCAD2000 permite obtener diagramas de interacción flector-cortante de la sección

transversal del puente mixto a una distancia sobre la directriz, para un valor determinado

de axil y torsor concomitantes.

Al seleccionar la opción “Diagramas de interacción”, el programa pide al usuario la

distancia sobre la directriz a que generar la sección transversal y los valores de flector,

cortante y torsor mayorados concomitantes en el cálculo del diagrama de interacción. La

forma geométrica de éste es la expuesta en el apartado 6.3.6.1 de la RPX-95.

CivilCAD2000 genera el diagrama de interacción asociado al torsor T d introducido y

representa el punto (V d, M d) de los esfuerzos concomitantes entrados. Para la interacción


entre torsor último y el flector y cortante se han seguido los mismos criterios que los

reflejados en el apartado 6.3.6.6 de las citadas recomendaciones.

civilcad2000. manual del usuario. módulo de puente mixto

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